Digitalisierung
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1 Bordcomputer eines Harvesters Foto: Julia Kemmerer, TU München
Julia Kemmerer, Herbert Borchert und Eric R. Labelle
Im Zuge der vollmechanisierten Holzernte sammeln Forstmaschinen automatisiert große Mengen an Daten. Wie können wir diese Daten nutzen und damit die Holz
bereitstellungskette optimieren? Wie müssen die Holzbereitstellungsprozesse gestaltet werden, damit ein durchgängiger Datenfluss möglich ist? Welche Heraus
forderungen und Vorteile ergeben sich aus einer Harvesterdatenintegration? Mit die
sen Fragen beschäftigte sich das Projekt PVDat – Prozessverbesserung in forstli
chen Bereitstellungsketten durch aktuelle Informationstechnologie und die durch
gängige Nutzung von Harvesterdaten.
Ein gemeinsamer Datenstandard als Chance
Beim Fällen und Aufarbeiten sammelt ein Harvester automatisiert eine Viel- zahl an Informationen über das geernte- te Holz, aber auch über seine Maschine selbst. Diese Daten werden gemäß dem
»Standard for Forest machine Data and Communication« (StanForD), einem in- ternationalen Standard für Forstmaschi- nendaten, in einer einheitlichen Struktur abgespeichert. Durch dieses allgemeine Format (xml) mit einer offenen Schnitt- stelle ist es möglich, Harvesterdaten ma- schinenherstellerunabhängig auszutau- schen und weiter zu verarbeiten (Arlinger 2021). Es gibt verschiedene Dateitypen mit unterschiedlichen Meldungen zur Produktionssteuerung, zu Produktions- berichten, zur Kontrollmessung und Ka- librierung sowie für das operative Moni- toring (Skogforsk 2020). Für die Optimie- rung der Holzbereitstellungskette bieten sich vor allem die Produktionsdaten mit Informationen zu Sortiment, Volumen, Baumart und Geo-Informationen an.
Ebenso bieten sich die Daten der Forstbe- triebe an, wie Arbeitsaufträge und Geo- Informationen, die basierend auf dem StanForD in das Forstmaschinensystem eingespeist werden können.
Datenfluss entlang der Bereitstellungs- kette
Betrachtet man den gesamten Holzbe- reitstellungsprozess (Abbildung 2), gibt es vielfältige Möglichkeiten, Maschinen- daten weiterzugeben und zu nutzen: von der Beauftragung der Forstunterneh- men über die Holzernte mit dem Holz- transport zum Kunden bis hin zur Ab- rechnung und Entlohnung der Forstun- ternehmen. Bereits bei der Planung der Maßnahme stellt der Auftraggeber In- formationen zusammen, die als digitaler Arbeitsauftrag an den Unternehmer und bis zum Bordcomputer des Harvesters fließen können. Der Forstunternehmer erhält Aushaltungsinstruktionen und di- gitales Kartenmaterial gemäß des Stan- ForD und kann diese Daten auf seinen Maschinen nutzen.
Anhand geografischer Informationssyste- me lassen sich Informationen zu Einsatz- und Grundstücksgrenzen, Rettungstreff- punkten, Wegeinformationen, Polter- plätzen, Hinweispunkten (Biotopbäume, schlechte Bodenbefahrbarkeit, …) und gegebenenfalls Entnahmebäumen weiter- geben. Diese Dateien kann der Harves- terfahrer in seinen Bordcomputer laden, bevor er mit dem Fällen und Aufarbeiten der Bäume beginnt.
Hat der Harvesterfahrer einen Teil der Fläche bearbeitet, sendet er die neu er- stellten Daten an die nachfolgenden For- warder. Weitergegeben werden Daten über das geerntete Holz (Sortiment, Vo- lumen), Polterplätze und die gefahrene Strecke sowie Hinweispunkte, die er für den Forwarderfahrer gesetzt hat. Für je- den zusätzlichen beernteten Flächenan- teil erfolgt dieser Schritt in regelmäßigen Abständen. Der zukünftige Informations- tausch zwischen Harvester- und Forwar- derfahrer findet somit schwerpunktmä- ßig digital und nicht mehr analog über Papier und Treffen vor Ort statt.
Am Ende eines Tages sendet der Harves- terfahrer seine Daten an das System des Forstbetriebes bzw. der Waldbesitzerver- einigung, wo diese weiterverarbeitet wer-
den. Gleiches gilt für den Forwarder, der eine Tagesmeldung aus der gerückten Flä- che, Sortiment und Volumen des gerück- ten Holzes weitergibt.
Ist das Holz fertig gepoltert, erstellt der Forwarderfahrer einen digitalen Polter- auftrag mit Volumen, Sortiment und Po- sition des Polters. Daraufhin kann der Einsatzleiter das Polter in das System auf- nehmen und zum Transport bereitstellen.
Die Sägewerke als Kunden profitieren in- direkt von den Maschinenproduktionsda- ten, indem sie genauere Lieferprognosen bei frei-Werk-Lieferung oder digitale Pol- terinformationen erhalten, die sie ohne Medienbruch in ihrem EDV-System ver- arbeiten und bei Kauf frei-Waldstraße ih- ren Frächtern in digitalen Fuhraufträgen zusenden können. Der insgesamt rasche- re Informationsaustausch verbessert die Planungsgrundlagen für alle Beteiligten in der Holzbereitstellungskette (Kemme- rer & Labelle 2021).
Nutzung von Harvesterdaten in Bayern
TUM-Projekt zeigt: Durchgängiger Datenaustausch in der Holzbereitstellungskette
bietet großes Potenzial – für alle Beteiligten
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Daten-Input Daten-Output Holzfluss
Daten
(StanForD*)
* Standard for Forest machine Data and Communication 2 Holzfluss und mögliche Harvester
daten und Arbeitsauftragsdatenflüsse in der forstlichen Bereitstellungskette Quelle: Julia Kemmerer, TU München
Das Projekt »PVDat«
In »PVDat« ging es darum, mit der durchgän- gigen integrierten Nutzung von schwerpunkt- mäßig Harvesterdaten, aber auch Forstbetriebs- daten, die Effizienz der Rundholzbereitstel- lungsketten und die Informationsgrundlage aller Beteiligten zu verbessern. Dazu wurden Exper- teninterviews mit den Beteiligten der zwei Fall- studien, der BaySF als Vertreter für den Staats- wald und der Waldbesitzervereinigung Holz- kirchen für den Privatwald, geführt. Es wurde betrachtet, wie die Kommunikation und die Pro- zesse bisher ablaufen. Diese wurden modelliert und analysiert, um mit Hilfe von Harvesterpro- duktionsdaten die Kommunikation und Prozesse zu verbessern. Daraufhin wurden die zukünftigen Holzbereitstellungsprozesse modelliert. Zudem wurde erforscht, welche Rahmenbedingungen es derzeit für eine Harvesterdatenintegration gibt, welche Herausforderungen es bei deren Umset- zung gibt und welcher Nutzen sich für die Betei- ligten ergeben kann.
Zusammenfassung
Aufgrund des StanForD ist es möglich, einheitliche Forstmaschinendaten zu er
halten. Wird der Holzbereitstellungspro
zess entsprechend dem StanForD ange
passt, kann ein durchgängiger Datenfluss entstehen. Nur wenn alle Beteiligten des Holzbereitstellungsprozesses bereit sind, ihre Daten auszutauschen und gegensei
tig zu honorieren, kann eine Harvester
datenintegration in den Holzbereitstel
lungsprozess in Bayern gelingen. Dadurch werden alle Beteiligten profitieren und die Holzbereitstellung optimiert.
Literatur
Das Literaturverzeichnis finden Sie am Ende des Online-Artikels auf www.lwf.bayern.de.
Autoren
Julia Kemmerer ist Doktorandin an der Professur für Forstliche Ver- fahrenstechnik der Technischen Universität München. Dr. Herbert Borchert leitet die Abteilung »Forsttechnik, Betriebswirtschaft, Holz« der Bayerischen Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft (LWF). Asst. Prof. Dr. Eric R. Labelle ist Associate Professor an der Université Laval für Digital Forest Operations.
Kontakt: julia.kemmerer@tum.de; Herbert.Borchert@lwf.bayern.de
Vorteile der Datenintegration
Mit dem durchgängigen digitalen Daten- austausch ergeben sich zahlreiche Vortei- le für die Beteiligten:
Der digitale Arbeitsauftrag erspart dem Harvesterfahrer Zeit für das Konfigu- rieren des Harvesters und es entstehen weniger Fehler durch Medienbrüche.
Durch das digitale Kartenmaterial kön- nen sich die Maschinenfahrer besser im Bestand orientieren und müssen da- durch weniger beim Einsatzleiter nach- fragen.
Der Forwarderfahrer kann seine Fuh- ren besser planen und so gezielt Rücke- gassen anfahren. Dadurch wird auch kein Holz mehr im Wald vergessen.
Waldbesitzervereinigung bzw. Forst- betrieb erhalten früher Informationen über das geerntete Holz und eine bes- sere Datenqualität.
Durch die verbesserte Planungsgrund- lage kann in der Prozesskette flexibler agiert und die Holzabfuhr schneller ab- gewickelt werden.
Der schnellere Abtransport des Holzes aus dem Wald reduziert das Risiko eines Wertverlustes durch Blaufäule und Borkenkäferbefall sowie bei be- reits bestehendem Borkenkäferbefall dessen weitere Ausbreitung.
Mit der gewonnenen Flexibilität kann auf Bedarfsschwanken von Kunden re- agiert werden und so eine intensivere Markt- und Kundenorientierung erfol- gen.
Durch das gezielte Anfahren von Rü- ckegassen durch den Forwarderfahrer werden Schau(Such)-fahrten und da- mit unnötige Bodenbefahrungen ver- mieden.
Insgesamt verbessert die Nutzung von Harvesterdaten die Kommunikation und die Effizienz des Holzbereitstellungspro- zesses (Kemmerer et al. 2021).
Herausforderungen der Datenintegration Um einen durchgängigen Harvesterda- tenfluss zu erzielen, müssen zunächst digitale Arbeitsaufträge erstellt werden.
Dazu muss eine Schnittstelle auf Seiten der Software des Forstbetriebes bzw. der Waldbesitzervereinigung programmiert werden, die es ermöglicht, StanForD- konforme Aushaltungs- und Sortieran- weisungen zu generieren. Des Weiteren muss auf Grundlage der schwierigen De- finition von Dateneigentum eine einver- nehmliche Lösung zum Austausch der Daten unter Beteiligung aller interessier- ten Schlüsselakteure und unter Berück- sichtigung des Datenschutzes gefunden werden. Dazu müssen Nutzungsinteres- sen und -berechtigungen definiert wer- den (Hartsch et al. 2021). Da bisher nicht alle Forstunternehmen mit entsprechen- der Hard- und Software ausgestattet sind, müssen diese entsprechend nachrüsten.
Weiterhin muss die IT-Infrastruktur/
Schnittstelle zum Daten-Upload von Sei- ten des Forstbetriebes bzw. der Waldbe- sitzervereinigung zur Verfügung gestellt und eine geeignete Datenauswertung und -anzeige entsprechend ihrer Anfor- derungen programmiert werden. Für die Arbeitsaufträge und die Datenauswer- tungsanzeigen wurden im Rahmen des Projektberichtes Vorschläge für Formu- lare und Tabellen erstellt, die von den Software-Programmierern dafür genutzt werden können. Des Weiteren müssen alle Beteiligten, besonders aber die Forst- maschinenfahrer, in der Nutzung der Software und in den neuen Prozessen ge- schult werden. Weitere Herausforderun- gen für einen Datenaustausch, der sich in Echtzeit und nicht erst am Ende eines Ta- ges vollzieht ist die schlechte Mobilfunk- Netzabdeckung in großen Teilen des Wal- des. Weiterhin muss die Frage geklärt werden, wer für die mit all diesen Punk- ten verbundenen Kosten aufkommt.
